Yeni Bir Teknikle DNA’nın Veri Depolama Kapasitesi İki Kat Arttı

DNA’nın akıl almaz boyutlarda veri depolayacağına dair araştırmalar, geçtiğimiz yıl teknoloji ve bilim dünyasının en önemli konularından biriydi. Dünyanın en küçük sabit diski olarak nitelendirilen Deoksiribo nükleik asit hakkında gerçekleştirilen yeni bir çalışmada, DNA’da daha fazla bilgi depolayabilmek için kimyasal olarak değiştirilmiş nükleotit bazlardan oluşan dizileme şekli oluşturuldu. Bu gelişme sayesinde DNA’nın veri depolama kapasitesi önceki iki kat artmış durumda. Konunun daha iyi anlaşılması açısından dilerseniz geçmişteki araştırmalara kısa bir bakış atalım.

Dünya genelinde her geçen gün boyutları katlanarak artan verileri barındırabilmek için gereken alanı geliştirme, bilim insanlarının ilgilendiği önemli konulardan sadece bir tanesi. Zira, etkisini hissettiren otomasyon ve dijitalleşmeyle birlikte 2025 yılına kadar her gün üretilen veri miktarının küresel çapta 463 eksabayta ulaşacağı tahminler edilmekte. Bu noktada bilgileri kaybetmeden kaydedebilmek için kullanılan aygıtların büyük veri boyutlarıyla yarışabilmesi gerekiyor. İşte DNA tam da burada devreye giriyor çünkü sadece bir gram DNA yaklaşık 215 milyon GB veri depolayabilme yeteneğine sahip. Diğer taraftan tek problem, DNA depolamanın son kullanıcıya ulaşacak bir formunun bulunması.

Dünya pandeminin gölgesindeyken 2020’nin ilk aylarında bilim insanları, DORIS (Dynamic Operations and Reusable Information Storage) adlı ileri seviye bir DNA depolama mekanizması geliştirmişlerdi. DORIS temel olarak günümüzdeki DNA veri depolama sistemlerinin temelindeki polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) üzerinde önemli bir yenilik olarak karşımıza çıkmış, bilim camiasında kayda değer bir olay olarak görülmüştü. DORIS ile DNA’da bilgi saklamanın ilk umutlarının yeşerdiğini söyleyebiliriz.

DORIS’in hemen ardından 2021’de, PCR üzerinden DNA’ya veri depolama tekniğinin bazı zorluklarını aşmak için bir araç hazırladı. DENSe (DNA Enrichment and Nested Separation) olarak isimlendirilen bu araç, DNA bünyesinde yer alan verilerin ön izlemesine ulaşmayı sağlamıştı. DENSe olmadan istenen bir veriye erişmek için tüm DNA dizilimini sıralamak gerekiyordu ve bu büyük bir zaman kaybıydı. Örneğin, DNA içerisinde bulunan JPEG uzantılı bir görüntü dosyasını bulmak istediğinizi varsayalım. Fakat görseli DENSe olmadan bulmak, tüm dosyaları açmayı ve bunları tek tek incelemeyi gerektiriyordu. DENSe ise tüm dosyaların küçük bir versiyonunu ön izleme şeklinde sunarak istenen veriyi daha kolay bulmaya olanak tanıyor.



Şimdiye döndüğümüzde bahsettiğimiz teknolojiyi daha da ileri götüren Illinois Üniversitesi, Massachusetts Amherst Üniversitesi ve Stanford Üniversitesi’nden çok disiplinli bir ekip, DORIS ve DENSe’ye ek olarak, DNA’yı sağlam ve sürdürülebilir bir veri depolama teknolojisine dönüştürme hedefiyle yeni bir dizileme yöntemi geliştirmek için bir araya geldi. DNA molekülündeki nükleotit bazların sırasının belirlenmesi anlamına gelen dizelemeyi, bilgileri saklama yöntemi; nükleotit bazları ise depolama birimleri olarak nitelendirebiliriz.

Yapılan çalışmaya göre araştırmacılar, öncelikle DNA’daki mevcut dört harfli diziye (A, G, C ve T) yedi adet sentetik nükleobaz ilave ederek DNA’nın normalde büyük olan bilgi depolama kapasitesini genişletmeyi başardılar. Bu boyut büyütmeyi kullanılabilir kılmak için diğer taraftan yeni bir dizileme yöntemi de geliştirildi. Bu süreçte ekip, DNA’da veri depolamak için değiştirilmiş nükleobazları dünyada ilk kez kullanan oldu ancak bu bileşikler, başka bir soruna da sebebiyet verdi. Mevcut teknolojilerin hiçbiri kimyasal olarak değiştirilmiş sentetik DNA zincirlerini yorumlayamadığından verilere erişmek imkansızlaşıyordu. Ekip bu zorluğun da üstesinden gelmek için makine öğrenimi kullanarak yeni bir DNA dizisi okuma ve işleme sistemi oluşturdu. Araştırmanın sonunda yayımlanan makalede DNA’nın barındırabileceği veri boyutunun arttığı belirtilmiş.

Yeşil teknoloji olarak bilinen yeniliklerin arasındaki DNA veri depolama, önümüzdeki yıllarda adından daha fazla söz ettireceğe benziyor. Konuyla ilgili gelişmeleri paylaşmaya devam edeceğiz. Düşüncelerinizi yorumlarda paylaşmayı unutmayın.